Por lo que he podido averiguar, las piedras que se colocan, (se llama balasto), son por estas razones:

Su objetivo es, además, proporcionar una base drenante lo suficientemente estable como para mantener la alineación de la vía con un mínimo de mantenimiento. Constituye una parte débil de la estructura de la vía férrea, y tiene, en concreto, las siguientes funciones:

* Amortiguar las acciones que ejercen los vehículos sobre la vía al transmitirlas a la plataforma.
* Repartir uniformemente estas acciones sobre dicha plataforma.
* Evitar el desplazamiento de la vía, estabilizándola en dirección vertical, longitudinal y transversal.
* Facilitar la evacuación de las aguas de lluvia.
* Proteger los suelos de la plataforma contra la acción de las heladas.
* Permitir la recuperación de la geometría de la vía mediante operaciones de alineación y nivelación.

Para este uso concreto, se requieren rocas resistentes al desgaste por abrasión y al ataque químico, para poder resistir el desgaste y la la degradación resultado del efecto de martilleo producido por el tráfico ferroviario.

(recogido de http://www.uclm.es/users/higueras/Tema/ ... alasto.htm)

Del resto.... todavia no puedo decirte nada.

Los raíles son de acero. Acero al carbono puro y duro, que hay muchos kilómetros como para usar aleaciones más caras

¿A qué te refieres con el peso? Los trenes son grandes y de metal, o sea que pesan mucho. Aunque he leído por algún sitio que las locomotoras han de tener cierto peso, para tener tracción y no patinar en las vías.

Del balasto japabcn de ha respondido mejor de lo que yo podría...

Mírate este enlace que he encontrado, ya que es un estudio de ingeniería sobre el tren, los raíles y su relación.

http://www.umss.edu.bo/epubs/etexts/downloads/26/2.htm

Es muy largo para copiarlo aquí.

De todas formas, y a modo de resumen, creo que puede resumirse en:

La adherencia impone un límite al esfuerzo de tracción ejercido en los aros de las locomotoras a una velocidad dada. Si este límite es superado, los ejes patinan y la locomotora tiene su desempeño comprometido.

La adherencia de la rueda sobre el riel será mayor cuanto mayor sea el peso que apoya la rueda sobre el riel.

El esfuerzo de tracción máximo de una locomotora dependerá, por consiguiente, de su coeficiente de adherencia global.

Existen otros factores que hacen que el coeficiente de adherencia global de una locomotora varíe de una máquina para otra. La influencia de algunos de estos factores crece con el aumento de la velocidad y haciendo que haya una reducción en el coeficiente de adherencia global de una locomotora, en función de la velocidad. Estos factores por ejemplo son:

Fluctuación de las cargas por eje (carga suspendida).
Masas no suspendidas (aceleraciones verticales y choques laterales).
Calidad de la vía.
Efecto de carenado de la locomotora.
Acoplamiento de los ejes motores.
Estabilidad general de la maquina.
Esquema eléctrico de la potencia.